workshop fanghi di depurazione delle acque urbane · 2017-03-02 · workshop fanghi di depurazione...
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Workshop
Fanghi di depurazione delle acque urbane Modalità e limiti di recupero, riutilizzo e smaltimento
Criticità e prospettive nella gestione dei fanghi urbani
Giuseppe Mininni ([email protected])
Cnr – Istituto di Ricerca Sulle Acque
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Roma, 9 febbraio 2017 Aula convegni – Macroarea di Ingegneria
WW: 250 L/(ab x d) SS: 80 g/(ab x d) COD: 140 g/(ab x d) N: 12 g/(ab × d)
Rimozione SS sedimentazione primaria: 60-65% Rimozione COD sedimentazione primaria: 35-40%
Produzione totale fanghi 1,8+2,8=4,6 L/(ab × d) (1,8-1,9% delle acque trattate)
54+28=82 g/(ab × d)
Produzione fanghi
SS: 10 g/(ab x d) COD: 12 g/(ab x d) N: 1,6 g/(ab x d)
Fanghi primari 54,0 g SS/(ab x d) Concentrazione SS 3% Volume 54/0,03=1.800 g=1,8 L N 1,5% SS
Fanghi secondari 28,0 g SS/(ab x d) Concentrazione SS 1% Volume 28/0,01=2.800 g=2,8 L N 7,4% SS
SS: 36 g/(ab x d) COD: 84 g/(ab x d) N: 13 g/(ab × d)
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Schema tipico di un impianto di depurazione di taglia medio-grande
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Reattorebiologico
Sedimentatoresecondario
Sedimentatoreprimario
Fanghiprimari
DT
DEWGT
Digestoreanaerobico
40% VS removal
20 d
37°C
Electric energy70,7 Wh/(P.E. × d)
2,9-3,0 W/P.E.Efficiency 50%
Correnti di riciclo alla linea acqua
Biogas
Fanghisecondari
Ispessitorea gravità
Ispessitoredinamico
Macchinadi disidratazione
meccanicaFango trattato
19 08 05in uscita
dall'impianto
Effluente trattato allo
scarico
Linea acqua
Linea fanghiImpianti con trattamento primario e secondario: 45-50 g SS/(A.E. × d) Impianto con trattamento secondario: 30-35 g SS/(A.E. × d)
Produzione attesa
Produzione totale nel 2013 e proiezione 2016
I dati disponibili sulla produzione complessiva sono scarsi. Dati Minambiente aggiornati al 2013 (dati forniti dalle regioni) porta a una stima di circa 930.000 t di secco nel 2013 su base nazionale. I dati di Utilitalia (2016) ricavati dalle imprese associate porta a una stima complessiva di circa 395.000 t di secco su una popolazione complessivamente trattata di circa 35 milioni di abitanti residenti. Considerando una popolazione totale trattata di 75.200.000 abitanti equivalenti (dato Istat), compresi i carichi industriali conferiti in pubblica fognatura, la produzione stimata può raggiungere quasi 850.000 t di secco.
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57.000
23.700
167.000
40.000
14.900
46.900
15.000
32.000 dato ArpaEMR del 2013
3.900
116.000 (50% da altre regioni, principalmente
Lazio, Liguria, Piemonte, Toscana e
Veneto, ) dato ArpaLombardia
26.000
10.600 8.000
12.500 dato ArpaVeneto
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
160.000
180.000
EmiliaRomagna
Friuli V.G. Lombardia Puglia Sardegna Toscana Veneto
Produzione totale sostanza secca (t/anno) Uso agricolo
Uso agricolo nel 2011-2013 (t/anno)
Destini nel 2015 (dati Utilitalia)
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Diretti 65%
Indiretti 35%
Agricoltura 15%
Compostaggio 41%
Discarica (D1) 26%
Incenerimento (R1/D10)
5%
Co-incenerimento R1/R5
(cementifici/ centrali di potenza)
4%
Gessi di defecazione
9%
Destini diretti Spandimento, dopo trattamento di stabilizzazione
con calce,in agricoltura (R13)
2% Altri trattamenti
chimici (ad esempio
stabilizzazione a pH elevato) (R13)
22%
Trattamenti fisici (ad esempio
miscelazione, omogeneizzazione,
disidratazione meccanica)
45%
Trattamenti biologici (ad
esempio digestione
anaerobica con altre
bi / ifi ti)
Trattamenti termici (ad esempio
essiccamento termico,
pastorizzazione a T>60°C, idrolisi
termica) 5%
R12 Scambio di rifiuti per sottoporli a
una delle operazioni indicate
da R1 a R11 1%
Messa in riserva R13 23%
Destini indiretti
In agricoltura per via diretta e indiretta quasi il 60% del totale dei fanghi prodotti
Principali sistemi di gestione in Europa
http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/File:Sewage_sludge_disposal_from_urban_wastewater_treatment,_by_type_of_treatment,_2013_(%C2%B9)_(%25_of_total_mass)_YB16.png#file
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Sistemi di gestione in Europa nel 2012
49.2%
14.2%
25.2%
11.4%
AgricultureCompostingIncinerationLandfill
Produzione totale circa 11 milioni tonnellate (Fonte: Eurostat)
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Criticità normative del D. Lgs. 99/92 Ambito di applicazione: attualmente è ristretto solo ai fanghi
prodotti dal trattamento delle acque reflue generate da insediamenti civili e ad altre tipologie di fanghi che abbiano caratteristiche «sostanzialmente non diverse da quelle dei fanghi civili» o «assimilabili per caratteristiche» ai fanghi civili».
Non è ammessa l’utilizzazione di fanghi che contengano sostanze tossiche e nocive e/o persistenti ai sensi della vecchia disciplina sui rifiuti vigente all’epoca (D.P.R. 915/82). Oggi il riferimento alle sostanze tossiche e nocive deve intendersi riferito alle sostanze pericolose e ai rispettivi limiti previsti per rendere pericoloso un preparato o una sostanza, che sono trasposti nella disciplina sui rifiuti.
Il fango deve essere «trattato», cioè «stabilizzato» per ridurre in modo consistente il potere fermentescibile e gli inconvenienti sanitari prima di essere utilizzato. È opportuno che sia chiarito che è efficace anche il trattamento condotto sugli impianti di depurazione e che non si deve necessariamente ricorrere a trattamenti fuori sito.
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Ulteriori criticità • Regime giuridico dell’impianto di depurazione che ricevesse altri rifiuti
Dovrebbe essere affrontato questo aspetto delicato nell’ottica di allargare la possibilità di uso agricolo anche quando nell’impianto fossero accettati, con autorizzazione nominale o semplificata, altri rifiuti biodegradabili non pericolosi (un elenco dei rifiuti ammessi potrebbe essere coerente con quelli attualmente previsti per la produzione di ammendante compostato con fanghi), che diventando un impianto di trattamento rifiuti ricadrebbe inevitabilmente nella disciplina dell’AIA e della VIA. Il limite attualmente vigente per la verifica di assoggettabilità alla VIA per l’operazione D8 (trattamento biologico) e R3 (riciclaggio/recupero di sostanze organiche) è di 10 t/d. Il limite per l’AIA è di 50 t/d per impianti di smaltimento e di 75 t/d per impianti di recupero. Occorrerebbe un approfondimento di questi aspetti.
• Codici da assegnare ai fanghi in uscita dagli impianti di trattamento/condizionamento esterni Si dovrebbero prevedere le condizioni che consentano di attribuire ai fanghi dopo trattamento fisico, chimico, biologico, o combinazioni di questi, il codice prevalente dei rifiuti/fanghi ammessi a trattamento. L’interpretazione della disciplina sui rifiuti può essere così stringente che un eventuale cambiamento di codice può aprire la strada alla classificazione come rifiuto pericoloso.
• D.M. del Ministero dell’ambiente 367/2003 L’allegato B comma 5 lettera h del D.M. 6 novembre 2003, n. 367 vieta l’uso agricolo dei
fanghi ove nell’impianto di depurazione confluissero altri rifiuti. Perciò se l’impianto ricevesse FORSU e/o altri rifiuti agroalimentari per incrementare la produzione di biogas sfruttando contemporaneamente la potenzialità disponibile dei digestori della linea fanghi, il fango prodotto non potrebbe più essere destinato a beneficio dell’agricoltura.
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Caratterizzazione e limiti da applicare • Metalli pesanti I limiti attualmente vigenti non sono più rappresentativi della qualità dei fanghi che è
sensibilmente migliorata negli ultimi 30 anni per effetto di un più efficace controllo sugli scarichi industriali in pubblica fognatura. Questa conclusione è comune in tutti i paesi UE.
• Microinqunanti organici Esiste una lunga lista di parametri che potenzialmente possono essere applicati per
garantire che i fanghi utilizzati non siano di pregiudizio né per la salute né per l’ambiente.
Vi è una discreta conoscenza sulle caratteristiche dei fanghi in riferimento a Idrocarburi, IPA e PCB. La determinazione di diossine/furani non è ancora consolidata anche se in alcune aree del paese (Veneto) esistono esperienze significative.
• Aspetti igienico-sanitari I trattamenti di stabilizzazione biologica sono in grado di abbattere la flora patogena
ma livelli spinti di «igienicità» possono essere ottenuti solo con trattamenti specifici che comprendano anche la permanenza del fango a temperatura elevata per un tempo sufficientemente lungo che dipende direttamente dalla temperatura. Più elevata è la temperatura più ridotto può essere il tempo di permanenza del fango a tale temperatura. A 70°C sono generalmente sufficienti 30 minuti (trattamento di pastorizzazione). Gli impianti in Italia non sono attrezzati con tali trattamenti e un vincolo stringente non consentirebbe l’uso di larga parte dei fanghi prodotti. Ovviamente la presenza di patogeni nei fanghi è largamente dipendente dallo stato di salute dei cittadini che producono gli scarichi.
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Limiti dei metalli pesanti per l’uso agricolo
Europa Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn As Mo Co Se
Direttiva 86/278/EEC 20-40 - 1,000-1,750 16-25 300-400 750-1200 2,500-4,000 Austria 2-10 50-500 300-500 2-10 25-100 100-500 1,500-2,000 20 20 10-100 Belgio (Fiandre) 6 250 375 5 100 300 900 150 Belgio (Vallonia) 10 500 600 10 100 500 2,000 Bulgaria 30 500 1600 16 350 800 3,000 Repubblica Ceca 5 200 500 4 100 200 2,500 30 Danimarca 0.8 100 1,000 0.8 30 120 4,000 25 Finlandia 3 300 600 2 100 150 1,500 Francia 20 1000 1,000 10 200 800 3,000 Germania 10 900 800 8 200 900 2,500 Grecia 20-40 500 1,000-1,750 16-25 300-400 750-1200 2,500-4,000 Ungheria 10 1,000 - 1(Cr VI) 1,000 10 200 750 2,500 75 20 50 100 Italia 20 1,000 10 300 750 2,500 Paesi Bassi 1.25 75 75 0.75 30 100 300 15 Polonia 10 500 800 5 100 500 2,500 Portogallo 20 1,000 1,000 16 300 750 2,500 Romania 10 500 500 5 100 300 2,000 Slovenia 0.5 40 30 0.2 30 40 100 Spagna 20-40 1,000-1,750 1,000-1,750 16-25 300-400 750-1200 2,500-4,000 Svezia 2 100 600 2.5 50 100 800 U.S.A. 503 Rule Concentrazioni soglia 85 - 4,300 57 420 840 7,500 75 75 100 Eccellente qualità (EQ) 39 - 1,500 17 420 300 2,800 41 100
Variabilità molto elevata per i paesi europei
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Confronto concentrazione metalli e altre caratteristiche agronomiche
Metallo (mg/kg secco) Fanghi urbani (D. Lgs. 99/92)
Ammendanti e correttivi
(D. Lgs. 75/10)
CSC di Tab. 1 (Siti contaminati)
Concentrazione tipica
nei fanghi urbani Arsenico 20 2,0 - 20 Cadmio totale 20 1,5 2 0,5 – 4,0 Cromo totale 150 25 - 200 Cromo esavalente totale 0,5 2 0,1 – 5 Mercurio totale 10 1,5 1 0,1 – 3,5 Nichel totale 300 100 120 15 - 130 Piombo totale 750 140 100 20 - 120 Rame totale 1.000 230 120 150 – 600 Selenio 3 3 – 5 Zinco totale 2.500 500 150 500 – 1.500 Idrocarburi 50 150 – 7.000
Altri parametri (sul secco se non altrimenti specificato)
Fanghi urbani (D. Lgs. 99/92)
Ammendanti (D. Lgs. 75/10)
Umidità sul t.q. < 50% Carbonio organico >20% >20% Fosforo totale >0,4% Azoto totale >1,5% N org.>80% N totale Salmonelle <10³ MPN/g assenti Carbonio umico e fulvico >7% C/N <25 15
Limiti di altri metalli nei fanghi per uso in agricoltura (mg/kg secco)
Arsenico Molibdeno Cobalto Selenio Bassa Austria 10 Steiermark 20 20 100 Belgio (Fiandre) 150 Danimarca 25 Paesi Bassi 15 Repubblica Ceca 30 Ungheria 75 20 50 100 Slovacchia 20
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Concentrazione di microinquinanti organici proposti dalla Commissione Europea
3rd draft di Aprile 2000
Inquinante Valore limite (mg/kg SS)
AOX 500 LAS 2.600 DEHP 100 NPE 50 IPA 6 PCB 0,8 PCDD/F 100 (ng/kg SS)
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Limiti di microinquinanti organici nella disciplina dei paesi europei (mg/kg SS)
AOX DEHP LAS NP/NPE IPA PCBs PCDD/F3
UE (2000, 2003)1 500 100 2,600-5,000 50-450 62 0.8
Σ di 7 congeneri 100
Austria Bassa e Alta 500 - - - - 0.2 Σ di 6 congeneri 100
Carinzia 500 62 1 50 Danimarca (2002) 50 1,300 10 32
Francia
Fluoranthene: 4 Benzo(b) fluoranthene: 2.5 Benzo(a)pyrene: 1.5
0.8 Σ of 7 congeneri
Germania 500 0.2
per ciascun congenere 100
Svezia - - - 50 32 0.4 Σ di 7 congeneri -
Repubblica Ceca 500 0.6
1 Limiti proposti 2 somma di acenaftene, fluorene, fenantrene, fluorantene, pirene, benzo(b+j+k)fluorantene, benzo(a)pirene, benzo(ghi)perilene, indeno(1,2,3-c-d)pirene acenaftene, fluorene, fenantrene, fluorantene, pirene, benzo(b+j+k)fluorantene, benzo(a)pirene, benzo(ghi)perilene, indeno(1,2,3-c,d)pirene 3 ng/kg dry solids
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Limiti di microinquinanti organici fissati nelle Fiandre (mg/kg secco)
Benzene 1,1 Ethylbenzene 1,1 Styrene 1,1 Toluene 1,1 Xylene 1,1 Benzo(a)anthracene 0,68 Benzo(a)pyrene 1,1 Benzo(ghi)perylene 1,1 Benzo(b)fluoranthene 2,3 Benzo(k)fluoranthene 2,3 Chrysene 1,7 Phenanthrene 0,9 Fluoranthene 2,3 Indeno(1,2,3cd)pyrene 1,1 Naphthalene 2,3 Dichlorobenzene 0,23 Trichlorobenzene 0,23 Tetrachlorobenzene 0,23 Pentachlorobenzene 0,23
Hexachlorobenzene 0,23 1,2-dichloroethane 0,23 Dichloromethane 0,23 Trichloromethane 0,23 Trichloroethene 0,23 Tetrachloromethane 0,23 Tetrachloroethene 0,23 Vinylchloride 0,23 1,1,1-trichloroethane 0,23 1,1,2 -trichloroethane 0,23 1,1-dichloroethane 0,23 Cis+trans-1,2-dichloroethane 0,23 Hexane 5,5 Heptane 5,5 Octane 5,5 Extractable organohalogen compounds (EOX) 20 Mineral oil 560 Polychlorinated biphenyls (PCB as Σ 7 congeners) 0,8
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Standard igienico - sanitari Salmonella Altri patogeni Europa Danimarca (solo per fanghi trattati con processi avanzati) Assenza Streptococchi fecali:< 100/g
Francia 8 MPN/10 g DM Enterovirus: 3 MPCN/(10 g of DM) Uova di elminti: 3/(10 g of DM)
Finlandia (539/2006) Assenza in 25 g Escherichia coli <.1000 cfu Italia 1000 MPN/g SS
Lussemburgo Enterobatteri: 100/g; assenza di vermi con sospetto di contagio
Polonia Assenza Uova di elminti vitali: assenza in 1 kg SS U.S.A.
Class A < 3 MPN/4 g SS Coliformi fecali < 1.000 MPN/g SS Enterovirus < 1 PFU/4 g SS Uova di elminti vitali < 1/4 g SS
Class B Coliformi fecali < 2.000.000 MPN/ g SS
Standard interni adottati nel progetto FP7 ROUTES Concentrazione di E. coli < 500 CFU/g secco; Colifagi somatici < 104 PFU/g secco; Salmonella assente in 50 g di peso umido
Criteri di qualità per uso agricolo
Metalli pesanti
Stabilità biologica
Patogeni
Odori
Microinquinanti organici Quali?
?
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?
Problemi di odori
• Questa è un’area molto importante di ricerca • Esistono molti gap di conoscenze • Ove si risolvessero i problemi di odori l’applicazione dei fanghi sui suoli
agricoli sarebbe notevolmente semplificata • Non si è ancora compreso il motivo per cui alcuni fanghi presentino odori
maggiori di altri ma sembra che il ferro e gli stress meccanici indotti dalla centrifugazione dei fanghi possano giocare un ruolo
• I trattamenti biologici di stabilizzazione riducono certamente gli odori ma non li risolvono definitivamente. I trattamenti aerobici sono più efficaci di quelli anaerobici convenzionali.
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Conclusioni • La filiera dei fanghi prodotti dal trattamento delle acque reflue urbane è piuttosto complessa in quanto si
incardina nella disciplina sulle acque (parte III del D. Lgs. 152/06 e s.m.i.) fino a quando i fanghi rimangono nell’impianto di depurazione che li ha generati e nella disciplina sui rifiuti (parte IV) appena escono dal perimento dell’impianto.
• Uso dei fanghi in agricoltura L’uso agricolo dei fanghi è pratica molto comune nei paesi UE, soprattutto in Portogallo (90%), Irlanda
(85%), Regno Unito (80%), Lussemburgo (75%), Spagna (75%), Danimarca (60%), Bulgaria (55%), Francia (40%), Lettonia (35%), Lituania (35%), Italia (30-35%), Repubblica Ceca (30%), Germania (30%), Svezia (25%).
• Necessità di adeguamento della disciplina La disciplina sull’uso agricolo dei fanghi deve essere profondamente innovata e raccordata con quella dei settori dei rifiuti e dei fertilizzanti.
• Ambito di applicazione della nuova disciplina L’ambito di applicazione della nuova disciplina dovrebbe comprendere i fanghi urbani con codice 190805 e tutti gli altri rifiuti già ammessi alla produzione di ammendanti compostati (ad esempio frazione organica di rifiuti urbani da raccolta differenziata, rifiuti liquidi e fangosi di origine animale, fanghi da attività agroindustriali).
• Regime giuridico degli impianti di depurazione ove sono conferiti altri rifiuti Dovrebbe essere prevista, dalla nuova disciplina, la possibilità di conferire i suddetti rifiuti negli impianti di depurazione dotati di digestione anaerobica e con capacità residua di trattamento, con produzione di fango che possa mantenere lo stesso codice 190805, se complessivamente i rifiuti conferiti siano inferiori al 50% in peso secco rispetto ai fanghi originariamente prodotti dall’impianto. Anche il regime giuridico dell’impianto, in questa fattispecie, dovrebbe essere oggetto di disciplina.
• Riforma degli allegati e previsione di nuovi limiti per metalli e microinquinanti organici La determinazione di nuovi limiti dovrebbe partire dal confronto con le discipline degli altri paesi UE e USA nonché dalla conoscenza acquisita della qualità dei fanghi attualmente prodotti. Non si ritiene opportuna l’introduzione di limiti su nuove sostanze fino ad oggi scarsamente monitorate e comunque non considerate negli altri paesi UE. Rimane aperto il problema di definire nuovi standard anche sotto il profilo igienico-sanitario.
• Attribuzione dei codici per gli impianti di condizionamento/trattamento conto terzi Dovrebbe essere definita una procedura per l’attribuzione dei codici dei fanghi trattati in uscita dagli impianti di condizionamento/trattamento che effettuano servizio conto terzi.
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